航空发动机结构设计中可装配性案例分析
航空发动机装配技术分析
航空发动机装配技术分析摘要：在我国大力发展航空事业的过程中，航空发动机发挥着重要作用，而航空发动机发展的核心则在于发动机装配技术。
基于此，针对航空发动机装配关键技术展开深入研究非常有必要，这对于国家航空事业的发展具有深远意义。
在本文中，笔者从航空发动机装配关键技术所涉及到的内容入手，详细阐述了虚拟装配技术、数字化柔性设计等，这将有助于改善发动机装配质量及装配效率。
关键词：航空发动机；装配技术；航空事业1航空发动机装配方面的关键技术虚拟装配技术与数字化柔性设计是航空发动机装配过程中最核心的技术。
所谓虚拟装配指的是针对装配工业而展开虚拟仿真，其能够向航空发动机装配提供具有可视性的装配过程，进而帮助其找寻出设计方面存在的问题，改善质量情况。
数字化柔性设计囊括实体建模、工艺过程设计、依托于形位公差而应用的容差分析技术等。
在应用这些技术的过程中可以融合以往丰富的经验，并结合现代计划作业模式，引入数字化的管理工具。
这样能够促使这些技术在航空发动机装配方面发挥更大的作用，从而全面改善航空发动机装配的质量情况，提升装配效率，推动航空发动机装配2装配过程数字化柔性设计2.1基于形位公差的装配容差分析技术基于形位公差的装配容差分析技术是借助选择使用最佳的计算方式，分析包含装配容差和零件容差在内的模型。
零件表面的粗糙度、圆度等问题不需要考虑，和配合面完全贴合；如果其中某个表面不够光滑，就需要通过点和面的配合与接触，顺利完成整个装配过程，所建立的这一平面属于虚拟配合面，其能够展现各个表面之间的配合情况，如它们彼此之间的配合出现问题，也能够直观地表现出来。
2.2实体建模技术虚拟装配航空发动机模型时，首先需要充分考虑设计方案中的要求，准确分析发动机尺寸的情况，关键性尺寸要明确化。
其次需要立足技术层面和理论层面，研究建模的各种方法，应用科学的建模技术。
实体建模技术要研究尺寸随机建模的情况，结合具体情况，分析建模时需应用的方法。
航空发动机重要装配工艺分析及研发展望
航空发动机重要装配工艺分析及研发展望0 前言近年来，由于我国的飞速发展，我国已经独立研究了国产的大型飞机和战斗机。
航空工业的发展对人民和国家的综合实力都起着重要作用。
过去，由于我国科学技术水平不足，制约了我国航空工业的发展，导致航空发动机装配效率低下，甚至出现安装错误或缺少安装的情况。
发动机是飞机的动力来源。
现在，我国航空工业的发展正在上升，对其各种参数和运行稳定性提出了更高的要求。
因此，迫切需要解决提高航空发动机装配过程的可靠性和操作效率的问题。
基于现代工艺设计技术的发展现状，结合商用航空发动机的实际生产情况，提出了基于TeamCenter＆Cortona3D集成的CAPP系统，以构建基于模型的数字装配工艺设计环境。
1 装配工艺技术的现状在中国航空航天工业中，基于模型的定义（MBD）技术已被广泛使用。
一家中国公司较早地实现了数字装配技术的应用，基于过程规划和设计基本平台（TCM）来实现过程结构化，并实现统一的过程、工厂、产品和资源管理人员，最初已经实现了零件装配，，零件装配以及整个发动机装配过程设计的数字和虚拟仿真验证，并输出了所有装配级别的过程指导文件。
但是，这与理想的三位一体，3D可视化，完整的系统集成完全满足未来装配和制造要求的设计系统之间仍然存在差距。
表现在以下几个方面：（1）通过的流程设计任务通过Excel管理表单，效率低下且不直观。
（2）流程划分以及流程和流程内容设计流程没有与产品3D模型有效结合，并且还没有形成基于一致模型的装配流程设计业务流程。
（3）过程知识库和过程资源数据库的构建不合理，不利于过程知识的重用。
（4）流程设计资源，例如流程和工装设计，手动工具，设备和辅助消耗品，尚未形成有效的协同作用。
（5）在生产现场没有针对过程问题的记录和反馈机制。
（6）流程设计工具没有有效地与产品数据集成，并且以前的流程计划和设计结果无法完全重用，从而导致重复设计。
2 系统建设总体解决方案框架CIMdata是一家全球权威的产品生命周期管理（PLM）研究机构，认为PLM是一系列业务解决方案的应用，以支持整个产品生命周期内产品定义的协作创建，管理，传播和应用。
系统可靠性设计中的可靠性建模案例分享(Ⅱ)
在现代科技领域中，系统可靠性设计是一个至关重要的课题。
无论是航空航天、汽车制造、电子产品还是工业自动化，系统的可靠性都是其核心竞争力之一。
而可靠性建模作为评估和改进系统可靠性的重要手段，对于各个领域的工程师们来说至关重要。
本文将通过几个实际案例分享系统可靠性设计中的可靠性建模应用，希望对读者有所启发和帮助。
案例一：航空发动机可靠性建模航空发动机作为飞机的动力源，其稳定可靠的性能直接关系到航空安全。
在航空发动机的可靠性建模中，经常会采用基于失效模式的可靠性分析方法。
首先，工程师们会对发动机的结构和工作原理进行深入理解，分析各种可能的失效模式及其可能导致的后果。
然后，通过统计学方法和可靠性理论，建立发动机失效模式的概率模型，进而评估发动机在特定工况下的可靠性水平，并提出相应的改进方案。
案例二：汽车ABS系统可靠性建模汽车ABS（防抱死制动系统）作为一项关乎车辆行驶安全的重要技术，其可靠性问题一直备受关注。
在对ABS系统的可靠性建模中，工程师们通常会采用故障树分析（FTA）的方法。
他们会对ABS系统的各个组成部分进行细致的分解，找出各个部分之间的逻辑关系，分析可能的故障模式及其概率。
通过故障树分析，工程师们能够清晰地了解ABS系统的可靠性瓶颈，有针对性地进行改进和优化。
案例三：电子产品可靠性建模随着电子产品在日常生活中的广泛应用，其可靠性问题也备受关注。
在电子产品的可靠性建模中，工程师们通常会采用加速寿命试验和可靠性增长模型等方法。
通过对电子产品的寿命特性进行全面的实验分析，建立起其失效概率随时间的变化规律。
同时，还可以通过对电子产品的工作环境和使用条件进行分析，建立相应的可靠性增长模型，预测产品在实际使用中的可靠性表现。
综上所述，系统可靠性设计中的可靠性建模是一个复杂而又关键的问题。
不同领域的工程师们在建模过程中会采用不同的方法和工具，但其核心目标都是希望通过建模分析，找出系统可能存在的风险和瓶颈，并提出相应的改进方案。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要：未来 10 ～ 20 年我国航空发动机科技将迎来千载难逢的发展机遇, 必须做好充分准备。
航空发动机是飞机的" 心脏", 其运行可靠性评估对保障飞行安全具有重要意义。
因此，航空发动机装配质量直接影响着航空发动机的使用性能和可靠性。
在航空发动机装配过程中应当积极做好各种新技术、新工艺的研究与应用，从航空发动机装配技术与管理两方面入手共同做好航空发动机装配质量的管控。
关键词：航空；发动机；装配难点；装配质量；控制；措施1航空机装备过程中出现的问题1.1技术状态复杂，不易控制装配工序繁多。
航空发动机内部组成结构复杂，零部件众多，装配航空发动机所涉及的零部件高达上万件，并且航空发动机装备所应用的工序工艺有严格要求，斤进行零部件安装过程中必须严格按照工艺程序进行，否则将会影响到航空发动机最终整机的质量效果。
航空发动机装配各项工序之间具有很强的连续性，但是在一定范围内，各项工序之间又具有一定的灵活性，在进行装备操作过程中如若工人没有按照规定的工艺程序进行航空发动机零部件装配安装，一定会影响到最终整机的安装质量。
由于目前现阶段我国航空发动机装备主要采用手工模式，因此，航空发动机最终整体质量标准受人为影响因素较大。
在航空发动机实际装配过程中。
受环境因素、人员分配、专业素养等原因的影响，错误装备零部件或者遗漏装备零部件的现象时有发生，这一现象大大降低了航空发动机装备活动的准确性和完整性，并且遗漏装备某些关键零部件，还会影响航空发动机的使用。
从人工层面上来说，航空发动机的质量标准含大程度取决于安装人员的安装水平。
发动机型号众多，工艺复杂。
因为航空发动机所应用到的零部件众多，因此在进行装备过程中厂家一般会小批量，单件生产，并且许多新型航空发动机，由于装备，工艺上不成熟，并且受到工人装备工艺和专业素养的限制，在实际进行安装工作的过程中时常出现问题，大大降低了安装效率。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要：航空发动机作为一项高精度设备，对制造和装备精准度的要求非常高。
航空发动机是由众多零部件组成的，而且各零部件对精准性的要求非常高，因此，对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。
影响航空发动机装配作业的因素较多，为了能够进一步提升航空发动机的装配质量，就需要深入分析各环节的影响因素，采取针对性的措施进行管控，以便能够从整体上提升航空发动机的装配质量。
航空发动机装配工作的进行，通过做好事前预防、装配环节的质量监督以及关键点的管控等各项工作来保障发动机的装配质量。
鉴于此，本文立足于航空发动机的功能概述，围绕发动机的装配难点以及质量管控措施展开如下探讨。
关键词：航空发动机；装配；质量1.发动机功能概述在热力产品中，航空发动机作为重要部件，发挥着非常关键的作用。
航空发动机不仅是单一的动力机器，要求其系统布局科学、严谨，要保障每个零部件的功能和性能。
发动机也被称之为机器的“心脏”，其具有如下功能作用：（1）以动力方式将能量呈现出来，具有传动动力的作用，从而为机械产品的高效运转奠定良好的基础。
（2）发动机具有安全保障作用。
一旦发动机运作失效，将会影响产品的安全性，最终因装配问题和发动机故障而增加产品出现风险事故的几率。
（3）影响产品的使用寿命。
发动机作为基础部件，对整个产品的使用寿命有着很大的影响，主要是因为受发动机自身装配问题以及磨损消耗等方面因素的影响，一旦发动机出现严重的质量问题，就会影响零配件的稳定性，长此以往将会大大降低发动机的使用寿命[1]。
2.影响航空发动机装配质量的因素2.1航空发动机结构复杂装配技术要求较高航空发动机的装配涉及众多零部件，其装配质量直接决定着发动机的性能，为了能够新一步提升航空发动机的装配质量，就需要将各工序有序连接起来。
航空发动机装配工作的进行，主要用到的是人工装配方法，由于该环节的工序多、涉及不同工种的众多人员，因此，受人员分工以及环境因素的影响较大，最终导致具体航空发动机装配工作的开展容易出现漏装以及错装等现象的出现，严重影响了航空发动机的装配进度和装配质量[2]。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要：现首先分析当前航空发动机装配存在的一些质量控制问题,并从装配质量的事前控制预防、装配过程的监督及关键点控制两个方面分析了装配质量控制的要点。
关键词：航空发动机装配；难点；装配质量；控制措施引言现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。
航空发动机的制造和装备是一项精度要求极高的工作，航空发动机由众多的零部件所组成，且各零部件之间的精度配合要求极高，从而对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。
在航空发动机的装配过程中受到众多因素的影响，为确保航空发动机的装配质量需要积极做好装配各环节及影响因素的把控，并针对性地采取各种管控和防控措施，确保航空发动机的装配质量。
在航空发动机的装配过程中可以从事前预防、装配过程中的质量监督及关键点管控和完善的检验机制来最大限度地确保航空发动机的装配质量。
航空发动机装配是一个复杂的过程,涉及的零部件众多,工艺复杂,相应的制造和装配技术难度越来越大,致使过程运行状态和控制因素更具复杂性、综合性和不确定性。
技术状态管理，即在产品寿命周期内，为确立和维护产品的功能特性、物理特性与产品需求、技术状态文件规定保持一致的管理活动。
其主要内容包括技术状态标识、技术状态控制、技术状态记实和技术状态审核。
目前，航空发动机行业各单位均开展了一定的技术状态管理工作，但在具体实施环节存在的问题，限制了其对于航空发动机研制活动的推进作用。
具体推进工作中主要存在两方面问题：一是从业人员对于技术状态管理各项工作的理解不够统一和深入；二是实施层面缺乏结合业务的可操作手段。
本文结合已在航空发动机型号项目中开展的技术状态管理工作实践，提出技术状态管理各项工作的开展思路和工作内容，对部分实施过程中存在的要点问题提出相应解决措施。
1影响航空发动机装配质量的因素1.1航空发动机结构复杂装配技术要求较高航空发动机的装配是一项复杂而系统的工程，在航空发动机的装配过程中涉及的零部件有上万之多，且航空发动机的装配质量直接影响到航空发动机的性能。
航空航天自动化装配工艺分析
航空航天自动化装配工艺分析在当今的航空航天领域，自动化装配工艺正发挥着日益重要的作用。
随着技术的不断进步和对飞行器质量、性能要求的不断提高，传统的手工装配方式已经难以满足需求，自动化装配工艺凭借其高精度、高效率和高可靠性等优势，逐渐成为主流。
航空航天产品的结构通常十分复杂，零部件数量众多且精度要求极高。
在装配过程中，任何微小的误差都可能对飞行器的性能和安全性产生重大影响。
因此，自动化装配工艺的引入对于确保装配质量的稳定性和一致性具有关键意义。
自动化装配工艺中的一项重要技术是机器人装配。
机器人可以通过编程实现精确的动作控制，能够完成诸如钻孔、铆接、拧紧螺栓等重复性高且精度要求严格的任务。
与人工操作相比，机器人装配不仅能够提高装配效率，还能大大降低人为因素导致的误差。
例如，在飞机机身的装配中，机器人可以沿着预定的轨迹进行钻孔和铆接，确保每个连接点的位置和强度都符合设计要求。
而且，机器人可以在恶劣的工作环境下长时间稳定工作，不受疲劳、情绪等因素的影响。
除了机器人装配，数字化测量技术在航空航天自动化装配中也不可或缺。
通过使用激光跟踪仪、三坐标测量机等高精度测量设备，可以对零部件和装配体进行实时、精确的测量和监控。
在装配前，对零部件的尺寸和形状进行检测，及时发现和剔除不合格产品，从而避免在装配过程中出现问题。
在装配过程中，通过实时测量和反馈，可以对装配误差进行及时调整和修正，确保装配精度。
另外，自动化装配工装夹具的设计和应用也是关键环节。
工装夹具的作用是对零部件进行定位和夹紧，保证其在装配过程中的位置精度和稳定性。
为了适应不同型号和规格的产品装配需求，工装夹具往往需要具备高度的通用性和可调整性。
在航空发动机的装配中，采用专门设计的工装夹具可以确保叶片、叶轮等关键零部件的安装精度。
同时，通过对工装夹具的优化设计，可以减少装配过程中的装夹次数，提高装配效率。
然而，航空航天自动化装配工艺的实施并非一帆风顺，也面临着一些挑战。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施研究
航空发动机装配难点与装配质量控制措施研究摘要：本文重点研究了航空发动机装配质量的影响因素，通过分析装配过程中的存在的问题找到质量提升的有效措施，为后期的航空发动机装配工作提供重要的参考。
关键词：航空发动机；装配难点；装配质量控制引言：为了提升发动机零配件装配效果与效率，必须在研究影响装配原因的前提下采用针对性质量管理方法。
一、航空发动机装配技术的重要性航空发动机属于飞机机身的动力部分其加工质量的优劣直接关系到飞机使用寿命与使用效果。
众所周知航空发动机的制造与装配属于一项高精尖的工作，所以在常规的装配过程中相关的工作人员一定要提升自身的专业水平，在工作开始前利用高新技术手段做好准备工作有效排除各方面的影响因素，对每一个环节的质量都要进行的把关确保航空发动机装配质量的有效提升。
航空飞机的主要动力来源就是发动机，所以发动机质量的好坏直接影响飞机的使用寿命。
因此在航空发动机装配的过程中装配人员一定要严格按照相关的工序开展工作，有效发挥各个零部件之间的作用，最大限度地提升发动机的性能。
而且为了有效提升航空发动机装配的质量和效率，需要在工作开始前对影响装配质量的各项因素进行详细的分析，识别其中的问题风险并进行及时的处理，为航空发动机装配质量的提升奠定坚实的基础。
二、影响航空发动机装配质量的主要因素（一）航空发动机本身的结构比较复杂，对装配的技术要求较高航空发动机的装配本就是一项较为系统的工程其中涉及大量的零部件和复杂的工序，每一个环节落实不到位都有可能影响整体航空发动机的性能。
也正因如此航空发动机的装配质量会受到多方因素的共同影响，所以要想从根本上做好质量控制工作就一定要加强装配人员的调度与管理。
众所周知航空发动机的装配虽然工序复杂，但是操作起来还是具有相对的灵活性，因此相关的管理人员可以组织一个优秀的装配团队优先完成难度较大的装配工作，最大限度地提升装配的效率和质量。
（二）航空发动机的装配质量管理意识不强当前我国的高精尖领域仍处于初级探索阶段，所以对于航空发动机的装配工作还需要进行多方面的探索。
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航空发动机结构设计中可装配性案例分析
摘要：航空发动机零部件数目繁多，结构复杂，精度及性能要求高，型号规格相似，在生命周期内需要多次装配、分解及维修，且为手工装配，工作量大，错装、漏装现象容易发生。
因此，对于航空发动机这种高度复杂的产品，除了应当完善严格的工艺规划、装配操作与流程管理外，更应当在设计初期对产品的可装配性进行分析，总体上提高产品质量和可靠性，降低成本，缩短发动机的开发和制造周期。
关键词：航空；发动机；结构设计；可装配性；案例
1分组设计
在航空发动机压气机转子设计中，后几级叶片通常采用环形燕尾榫头固定，即在轮缘上车出 1 个环形燕尾槽安装叶片，使加工简单，装配方便。
考虑到叶片在工作中受热膨胀以及为了有利于安装分解，叶片榫头与鼓筒榫槽设计为间隙配合，为防止工作状态叶片甩开后，缘板出现周向碰摩或较大串动，静态装配时要求叶片周向总间隙 M 在合理范围内。
叶片首次装配或更换新叶片后，通常会出现总间隙M 小于规定要求的情况，操作者会将最后 1 个叶片（不带锁紧槽的叶片）暂时不装，将安装的叶片手动排除活动间隙后，用卡尺测量空缺位置的缘板间隙，比对最后 1 个安装叶片的缘板宽度，计算二者差值，即为装配工序留
给加工修磨工序的修磨值，通过修磨值确定对 1 片或多片叶片进行修磨。
目前设计要求为：如果装配后不能满足总间隙 M 的要求，允许修磨叶片缘板的 2 个周向侧面，但每边叶片修磨量有上限要求。
有时会发生叶片修磨过量，导致叶片修磨后仍无法满足要求，需要更换叶片进行重新修磨，造成叶片的损坏或浪费。
2非均布设计
在某型发动机设计中，4 支点轴承外环安装在高压涡轮后轴颈内，轴向用 4 支点轴承螺母紧固，采用锁紧环防松方法。
锁紧环安装在轴承螺母径向安装槽内，通过锁紧环上的定位销插入高压涡轮后轴颈和轴承螺母周向同一个卡槽内防松。
其中，高压涡轮后轴颈后端面和轴承螺母后端周向均布 12 个卡槽。
要求轴承螺母拧紧至一定的力矩（1193~1342N m）后，用锁紧环锁紧。
在实际装配中，在规定的力矩范围内，高压涡轮后轴颈后端面和轴承螺母后端的卡槽只有 1 次机
会重合，或者 12 个槽全部对上，或者 1 个也对不上，旋转角度需为360°÷12÷1=30°，每次都需采用修磨螺母端面的方法解决，既损坏机件连接性能，又耗费人力物力。
而在 CFM56 系列发动机类似设计中，高压涡轮后轴颈后端面周向均布 12 个卡槽，而轴承螺母后端面周向均
布 11 个卡槽，螺母旋转 1 周，有 11 次机会可以对正锁紧，旋转角度只需为
360°÷12÷11=2.73°，这样可使力矩范围更窄，也能 1 次对正成功。
3防错设计
航空发动机结构功能极其复杂，如果出现零组件装配错误，将直接影响发动机的结构功能，导致发动机故障，如装配错误不能被及时发现，可能造成机毁人亡的重大事故。
为避免这些情况发生，在结构设计时，将容易错装的部件设计成仅有 1 种装配结构至关重要。
如某型发动机后盖组件中的进油管在装配过程中不可见，装配完成后是否安装正确不可检查，而后盖组件螺栓安装孔为 24 处均布（无角向位置标识），且后盖组件与相配件及进油管接头处均有胶圈密封，在装配过程中呈现紧配合状态。
在实际装配中，操作者目视预估了进油管角向位置（此时已周向串动了 1 个螺栓孔位置），将后盖组件安装到相配件上，安装过程中紧度较大，认为是胶圈过紧，用螺钉强行将后盖组件压紧，结果进油管接头未插入油路接嘴，导致支点轴承断油失效，造成严重的发动机故障。
为此在后盖组件相配件上增加了防
差错台阶销，避免类似故障发生。
又如某型发动机第 5 级整流叶片外环前后安装边结构及尺寸几乎相同，整流叶片反方向装配（进气边与排气边颠倒），也可以装进机匣，而且即使装配错误，在后续操作中也很难发现。
在科研装配中及时发现了该问题，并在工艺文件中进行特殊标记，每次装配时由工艺人员及检验人员多次检查确认，在叶片进气边标记区别。
此问题后续虽没有再次发生，但在不可预知的人为差错转化为缺陷之前，利用防错设计手段避免仍是最好方法。
4考虑工装与工具的设计
工装与工具是实现零部件到航空发动机整机装配的重要基础，在目前串行研制模式下，如果设计者关注不足，就会给装配工艺实施带来困扰，很难实现发动机性能及可靠性控制，甚至无法实现装配。
5平衡精度设计
在平衡的技术要求中，存在部分平衡转速要求和剩余不平衡量要求过高或者对初始不平衡量无要求的情况。
如在某型发动机试验件中，要求整体叶盘静平衡转速不低于1000r/min，由于为整体叶盘，不需要利用平衡转速甩开叶片提高平衡稳定性。
对刚性转子而言，不论其实际转速，还是动平衡转速，都远远低于转子本身的临界转速，因此只要在“低速”时能保证达到动平衡精度要求，转子在实际工作转速条件下仍能达到规定的精度要求。
如果转速过高，对平衡机而言启动功率、操作时间、润滑保养等均比低转速时要求高，加长转子启停时间，还会使有静挠度的转子在高速下增大其挠度（动挠度），从而造成虚假平衡，增加操作危险性。
SAEARP 平衡标准和 GB 平衡标准规定，航空发动机转子的平衡品质一般取 G6.3，更高的要求达到 G2.5，而剩余不平衡量的设计值明显比依照标准计算的精度高，有的甚至比 G1 等级还要高，存在优化改进空间。
如果转子的初始不平衡量过大，会使平衡好的转子内部仍存在较大力矩，在转子高速运转过程中形成较大的转子内部应力，进而破坏转子本身的平衡状态。
这将会引起整机振动过大，还将使转子零部件出现较大的应力、变形、连接松动等，所以应对转子初始不平衡量给出明确要求，通常取剩余不平衡量的 10 ～ 15 倍为宜。
结束语
与国外相比，国内的航空发动机可装配性水平相对落后，大多借鉴国外装配经验。
从宏观角度来看，发动机主要零组件一般不会出现重大问题，故障往往出现在一些细小、易被忽略的地方，抑或是设计者尚未充分认识到的问题。
本文结合科研生产实践，对航空发动机的某些结构设计案例进行可装配性分析和总结，为发动机结构设计提供参考。
参考文献
[1]张刚，温海 . 复杂结构产品可装配性评价方法研究 [J]. 机械设计与制造，2008（4）：203-208.
[2]刘继红，王俊峰 . 复杂产品协同装配设计与规划 [M]. 武汉：华中科技大学出版社，2011：1-245.。